От какой точки отсчета рассчитывается фокусное расстояние линзы?

Начнем с простого случая, с одного элемента:

Сверху: положительная/выпуклая линза, отрицательная/вогнутая линза, вогнутое зеркало, выпуклое зеркало.

Параллельные лучи, попадающие в линзу, будут фокусироваться в некоторой точке (F), а фокусное расстояние (f) определяется расстоянием между центром линзы ( оптическим центром ) и точкой фокусировки.

Таким образом, контрольная точка является оптическим центром одного элемента.

Хорошо, а как насчет многоэлементных объективов?

Для многоэлементных объективов не существует точки отсчета, которую можно было бы легко найти . Как говорит Дэвид, контрольная точка — это центр гипотетического одиночного элемента с таким же фокусным расстоянием.

Эта опорная точка может быть где угодно — перед первым элементом, внутри линзы или за последним элементом.

Как можно сместить оптический центр за пределы линзы?

Группа телефото: Чаще всего используется так называемая группа телефото:

На этой диаграмме есть две группы элементов. Первая группа (слева) действует как «нормальная» (выпуклая или положительная) линза, заставляя лучи (синие линии) сходиться. Вторая группа (справа) — это группа телеобъективов, выступающая в роли отрицательной линзы, рассеивающей лучи.

Чистый эффект заключается в том, что точка фокусировки будет «видеть» эквивалент одного положительного элемента намного дальше (обозначено красными пунктирными линиями). Именно оптический центр этого гипотетического «эквивалентного одиночного элемента» (H') является точкой отсчета для измерения фокусного расстояния (f').

Перевернутый телеобъектив: вы можете поменять местами группы, чтобы поместить телеобъектив впереди. Затем вы получаете (широкоугольный) объектив, в котором расстояние между последним элементом и точкой фокусировки может быть больше, чем фокусное расстояние. Эта конструкция называется ретрофокусной линзой .

Зеркала: Вы также можете использовать зеркала. Зеркальные линзы «повторно используют» свою физическую длину, отражая лучи вперед и назад. Опять же, точка фокусировки будет «видеть» эквивалент одного элемента гораздо дальше.

Зеркальный объектив, здесь совмещенный с телеобъективом

Почему вы хотите это сделать?

Для длинных телеобъективов это связано с тем, что стандартная конструкция дает объектив, который физически слишком длинный, чтобы быть удобным:

Телеобъектив 500 мм без телеобъектива. Длина 500 мм должна быть не менее 50 см (20 дюймов).

Для широкоугольных объективов это необходимо для увеличения пространства между объективом и датчиком изображения. Например, для зеркальных фотокамер есть объективы 10 мм, но 10 мм между датчиком и объективом не оставят достаточно места для зеркала. Таким образом, сверхширокоугольные объективы обычно разрабатываются как объективы с ретрофокусом.

7,5 мм «рыбий глаз» без ретрофокуса. Обратите внимание на трубку, выступающую из крепления объектива, чтобы элементы располагались достаточно близко к пленке. Установка объектива требовала блокировки зеркала, и вы не могли использовать видоискатель или встроенный замер, пока объектив был установлен. (Изображение из БиГ )

Тогда как я могу проверить фокусное расстояние моего объектива?

См. измерение фокусного расстояния .

Короче говоря:

• сфотографировать две удаленные точки
• измерьте угол между точками
• измерьте расстояние между точками на датчике изображения (подсчитайте пиксели между точками на фотографии и определите расстояние до датчика по разрешению и размеру датчика)
• фокусное расстояние в мм = расстояние до датчика в мм / угол в градусах * (180 / pi)

Источники:

• http://en.wikipedia.org/wiki/Телефотообъектив
• http://en.wikipedia.org/wiki/Оптический_центр
• http://en.wikipedia.org/wiki/Фокусная_длина
• http://en.wikipedia.org/wiki/Ang%C3%A9nieux_retrofocus
• http://www.bobatkins.com/photography/technical/measuring_focal_length.html

Изображения: объектив «рыбий глаз» от B&H, другие изображения предоставлены Википедией.

Википедия дает ответ ...

«Когда фотографический объектив установлен на «бесконечность», его задняя узловая точка отделена от датчика или пленки в фокальной плоскости на фокусное расстояние объектива».

Что приводит к вопросу... Что такое узловая точка? Также ответил Википедия как:

«Передняя и задняя узловые точки обладают тем свойством, что луч, направленный на одну из них, будет преломляться линзой так, как будто он исходит от другой, и под тем же углом по отношению к оптической оси».

Со сложной конструкцией объектива современной камеры задняя узловая точка не всегда будет в одном и том же месте, поэтому вопрос точности будет зависеть от объектива.

Чтобы расширить узловую точку:

Простое определение: он находится в центре эквивалентной одноэлементной менисковой линзы, которая имеет такое же фокусное расстояние и апертуру, что и тестируемая составная линза.

Наиболее практичным аспектом узловой точки линзы является то, что это точка, вокруг которой линза может поворачиваться, не создавая никакого движения в изображении. Для простой одноэлементной линзы узел находится в центре линзы; для системы со складной оптикой, такой как телескоп Шмидта-Кассегрена, узел находится далеко перед объективом.

Немного сложно настроить физический тест для определения узловой точки линзы. Попробую объяснить без наглядных пособий:

Подумайте о штативе. Вертикальная ось вращения штативной головки будет местом, куда мы поместим узел объектива. Для этого объектив должен быть установлен на пластине, позволяющей изменять его расстояние от оси штатива. Кроме того, изображение должно проецироваться на экран, не прикрепленный к объективу (поэтому нельзя использовать корпус камеры!). Мы ищем комбинацию положения экрана и настройки ползунка, при которой головку штатива можно вращать, и единственным эффектом на изображение является виньетирование, когда оптическая ось объектива перемещается на одной линии с экраном или выходит из нее.

Реальное практическое значение имеет место, когда вы делаете панорамные снимки. Для наименьшего искажения между изображениями и, следовательно, лучшего сшивания или отслеживания, камеру необходимо повернуть вокруг своей узловой точки. Таким образом, установка вашей карманной камеры или даже вашей модной профессиональной цифровой зеркальной камеры непосредственно на штатив, используя точку крепления ее корпуса, будет означать, что вы будете вращаться где-то между узловой точкой и плоскостью изображения, за исключением, возможно, некоторых широкоугольных объективов.

Вообще говоря, для объектива с кажущимся полем зрения 1:1 (50 мм на полноразмерном тепловизоре или на 35-мм пленочном теле) узел будет где-то рядом с серединой объектива. Для зум-объектива при полном увеличении он, скорее всего, будет впереди, а для широкого угла — где-то позади центра объектива. Что бы вы ни использовали, узел будет находиться на указанном фокусном расстоянии перед имидж-сканером камеры.

(это было предметом одного из моих наиболее интенсивных лабораторных занятий по физике в свое время, так что даже несмотря на то, что я получил за него пятерку, время от времени возникает 45-летний пробел в памяти, но я думаю, что у меня есть общие детали) .